1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 说明书 +CAD 图纸 +qq 864200146 1 绪 论 目前， 我国 冲压 技术 与 工业 发达 国家 相比 还相 当的 落 后， 主要 原因是我 国在 冲压 基础 理论 及成 形工 艺、 模具 标准 化 、模 具设 计、 模具 制造工艺 及设 备等 方面 与工 业发 达的 国家 尚有 相当 大 的差 距， 导致 我国 模具在寿 命、 效率 、加 工精 度、 生产 周期 等方 面与 工 业发 达国 家的 模具 相比差距相当大。 1.1 国内模具的现状和发展趋势 1.1.1 国内模具的现状 我国模具近 年来发 展很快， 据不完 全统计， 2003
2、年我国模具生 产厂点约有 2 万多家 ，从业人 员约 50 多万人， 2004 年模具行业 的发展保 持良河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 好势头，模 具企业 总体上订 单充足 ，任务饱 满， 2004 年模具产值 530 亿元。进口模 具 18.13 亿 美元， 出口模 具 4.91 亿美元，分别 比 2003 年增长 18%、 32.4%和 45.9%。进出口之比 2004 年为 3.69:1，进出口相 抵后的进净口达 13.2 亿美元 ，为净进 口量较 大的国家 。 在 2 万多家生产厂 点中，有 一半以 上是自产 自用的 。在模 具企业中 ，产值过亿元 的模具 企业只有 20 多
3、家，中 型企业几 十家，其 余都是小 型企业。 近年来， 模 具行业结 构调整 和体制改 革 步伐 加快，主 要表现 为：大型 、精 密、 复杂 、长 寿命 中高 档模 具及 模具 标 准件 发展 速度 快于 一般模具 产品 ；专 业模 具厂 数量 增加 ，能 力提 高较 快； “三资 “及私 营企 业发展迅速；国企 股份制 改造步伐 加快等 。 虽然说我国 模具业 发展迅速 ，但远远不 能适应 国民经济 发展的 需要。我国尚存在以 下几方 面的不足 : 第一， 体制不 顺，基 础薄弱 。 “ 三资 ” 企业虽 然已经 对中国模 具工业的发展起了 积极的 推动作用 ，私营 企业近年 来发展 较
4、快，国 企改革 也在进行之中， 但总体 来看，体 制和机 制尚不适 应市场 经济，再 加上国 内模具工业基础 薄弱， 因此，行 业发展 还不尽如 人意， 特别是总 体水平 和高新技术方面 。 第二， 开发 能力较 差，经 济效益 欠佳 .我国模 具企业 技术人员 比例低，水平较低 ，且不 重视产品 开发， 在市场中 经常处 于被动地 位。我 国每个模具职工 平均年 创造产值 约合 1 万美元， 国外模 具工业发 达国家 大多是 15 20 万美 元，有 的高达 25 30 万美元 ，与之 相对的是 我国相 当一部分模具企 业还沿 用过去作 坊式管 理，真正 实现现 代化企业 管理的 企业较少。
5、 第三，工 艺装备 水平低，且配套性 不好，利 用率低 虽然国内 许多企业采用了先 进的加 工设备， 但总的 来看装备 水平仍 比国外企 业落后 许多，特别是设 备数控 化率和 CAD/CAM 应用覆盖 率要比 国外企业 低得多 。由于体制和资 金等原 因，引进 设备不 配套，设 备与附 配件不配 套现象 十分普遍，设备 利用率 低的问题 长期得 不到较好 解决。 装备水平 低，带 来中国模具企业 钳工比 例过高等 问题。 第四，专 业 化、标准 化、商品 化的程 度低、协 作差 由于长 期以来受 “ 大而全 ”“ 小 而全 ” 影 响，许 多模具企 业观念 落后，模 具企业 专河南机电高等专
6、科学校毕业设计说明书 3 业化生产水平 低，专 业化分工 不细， 商品化程 度也低 。目前国 内每年 生产的模具，商 品模具只 占 45%左右，其馀 为自产 自用。模具 企业之间 协作不好，难以完 成较大 规模的模 具成套 任务，与 国际水 平 相比要 落后许多 。模具标准化水 平低， 标准件使 用覆盖 率低也对 模具质 量、成本 有较大 影响，对模具制 造周期 影响尤甚 。 第五，模具 材 料及模 具相关技 术落后 模具材 料性能 、质量和 品种往往会影响模 具质量 、寿命及 成本， 国产模具 钢与国 外进口钢 相比， 无论是质量还是 品种规 格，都有 较大差 距。塑料 、板材 、设备等 性
7、能差 ，也直接影响模 具水平 的提高。 1.1.2 国内模具的发展趋势 巨大的 市场 需求 将推 动 中国 模具 的工 业调 整发 展。 虽 然我 国的 模具工业 和技 术在 过去 的十 多年 得到 了快 速发 展， 但 与国 外工 业发 达国 家相比仍 存在 较大 差距 ，尚 不能 完全 满足 国民 经济 高 速发 展的 需求 。未 来的十年，中国模 具工业 和技术的 主要发 展方向包 括 以下 几方面 : 1） 模具日趋大型化 ； 2） 在模具设计制 造中广泛 应用 CAD/CAE/CAM 技术 ； 3） 模具扫描及数 字化系统 ； 4） 在塑料 模具中推 广应用 热流道技 术、气辅注 射
8、成型 和高压注 射成型技术； 5） 提高模具标准 化水平和 模具标 准件的使 用率； 6） 发展优质模具 材料和 先进的表 面处理 技术； 7） 模具的精度将 越来越 高； 8） 模具研磨抛光 将自动化 、智能 化； 9） 研究和应用模 具的高速 测量技 术与逆向 工程； 10） 开发新的 成形工 艺和模具 。 1.2 国外模具的现状和发展趋势 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 模具是工业生 产关键 的工艺装 备，在 电子、建 材、汽 车、电机 、电器、仪器仪表 、家电 和通讯器 材等产 品中， 60 80的零部 件都要 依靠模具成型。 用模具 生产制作 表现出 的高效率 、低成 本、高
9、精 度、高 一致性和清洁环 保的特 性，是其 他加工 制造方法 所无法 替代的。 模具生 产技术水平的高 低，已 成为衡量 一个国 家制造业 水平高 低的重要 标志， 并在很大程度上 决定着 产品的质 量、效 益和新产 品的开 发能力。 近几年 ，全球模具市场 呈现供 不应 求的 局面， 世界模具 市场年 交易总额 为 600650 亿美元左右 。美国 、日本 、法国 、瑞士 等国家年 出口模 具量约占 本国模具年总产值 的三分 之一。 国外 模具 总量 中 ,大 型、 精 密、 复杂 、长 寿命 模具 的 比例 占到 50%以上 ； 国外 模具企 业 的组织 形式 是 “大 而专 “、 “大
10、而精 “。 2004 年中国模协 在 德 国 访 问 时 ， 从 德 国 工 、 模 具 行 业 组 织 -德 国 机 械 制 造 商 联 合 会（ VDMA）工模具协会了 解到，德国 有模具 企业约 5000 家。 2003 年德国模具产值达 48 亿欧元 。其中（ VDMA）会 员模具企 业有 90 家，这 90 家骨干模具企业的产 值就占 德国模具 产值的 90%， 可见其 规模效益 。 随着时 代的 进步 和技 术 的发 展， 国外 的一 些 掌 握和 能 运用 新技 术的人才 如模 具结 构设 计、 模具 工艺 设计 、高 级钳 工 及企 业管 理人 才 ， 他们的技 术水 平比 较
11、高 故 人均 产值 也较 高 我 国 每 个职 工平 均每 年创 造模具产值约 合 1 万美元 左右 ， 而 国外 模具工 业发达国 家大多 15 20 万美元 ，有的达到 25 30 万美元 。 国 外先进 国家模具 标准件 使用覆盖 率达 70%以上 ，而我国才 达到 45 1.3 限位板落料级进模具设计与制造方面 1.3.1 限位板冲孔落料级进模具设计的设计思路 冲裁 是冲 压工 艺的 最基 本 工序 之一 ，它 是利 用模 具使 板 料沿 着一定的轮廓形状 产生分 离的一种 冲压工 序。它包括落 料、冲孔 、切边 、修边 、切舌 、剖 切等 工序 ，其 中落 料和 冲孔 是最 常见 的
12、 两种 工序 。冲 裁在 冲压加工 中应 用极 广。 它既 可直 接冲 出成 品零 件， 还 可以 对已 成形 的工 件进行再 加工 。普 通冲 裁加 工出 来的 制件 的精 度不 高 ，一 般情 况下 ，冲 裁件的尺寸精度应 在 IT12 级 以下，不 宜高于 IT10 级。 只有加强冲裁 变形基 础理论的 研究， 才能提供 更加准 确、实用 、方便的计算方法 ，才能 正确地确 定冲裁 工艺参数 和模具 工作部分 的几何 形河南机电高等专科学校毕业设计说明书 5 状与尺寸，解 决冲裁 变形中出 现的各 种实际问 题，从 而，进一 步提高 制件质量。 限 位板 是典型 的冲压 件，该模 具工作
13、 过程很简 单就是 冲孔和落 料，根据零件图的 结构和 尺寸精度 以及材 料的性能 确定完 成该冲件 所需要 的模具类型 .因此，综合考 虑各种因 素后采 用复合模。根据计 算的结果 和选用的标准模架 ，判断 此次冲裁 能不能 采用标准 的模架 。为了保 证制件 的顺利加工和顺 利取件 ，模具必 须有足 够高度。 要改变 模具的高 度，只 有从改变导柱和 导套的 高度 ,改变导 柱和导 套的高度 的同时 ,还要 注意保 证导柱和导套的 强度 . 导柱和导套的高 度可根据 冲裁凸 凹模与落 料凹模 工作配合长度决 定设 计时可能 高度出 现误差， 应当边 试冲边修 改高度 。 1.3.2 限位板
14、模具设计的进度 1.了解目前国 内外冲 压模具的 发展现 状，所用 时间 10 天； 2.确定加工方 案，所 用时间 5 天； 3.模具的设计 ，所用 时间 30 天； 4模具的调试 所用时 间 5 天 2 冲压件工艺分析 设计内容： 工件名称：限 位板 生产批量：大 批量 材料： A3 厚度： 6mm 工件简图：如 下图图 （ 1）所示 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 A3 钢是普通质量 碳钢 ，在生产 过程中 不需要 特别控制 质量要 求，并且具有良好的 冲压性 能，因此 适合限 位板的大 量生产 。 图示 零件 结构 简单 ，形 状 对称 ，是 由圆 、圆 弧和 直线 段 组成
15、的。根据冲裁件尺寸查有关数据，得出其外形所能达到的经济精度为 IT11 IT13，中间孔中心与 边缘距离 尺寸公 差为 0.5 mm。将以上 精度与零 件的精度要求相 比较 ，可认 为该零件 的精度 要求能 够在冲裁 加工中 得到保证 ，其他 尺寸 标注 ，生 产批 量等 情况 也均 符合 冲裁 的 工艺 要求 ，故 决定 采用冲压方式进行 加工。 该冲裁件拐 角处的 圆角半径 为 R4，冲裁件 所要求的 最小圆 角半径 为 ）（ mm5.1625.0t25.0R m i n ，故冲裁半径 能够满 足要求。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 7 3 工艺方案的确定 3.1 方案的拟定 该零件
16、的生产 工序落 料、冲孔 ，完成 此工序可 由一下 三种方案 ： 方案 一： 采用 单工 序模 分 两次 加工 ，先 进行 冲孔 ，然 后 落料 完成零件的生产过程 。 方案二：采用 冲孔、 落料复合 模具。 方案三：采用 冲孔、 落料级进 模具。 3.2 方案比较 方案 一模 具结 构简 单， 制 造方 便， 但应 用于 生产 时需 要 两道 工序、两副 模具 完成 降低 了生 产效 率。 并且 生产 出的 工 件累 计误 差较 大， 操作时不 方 便 。由 于该 零件 为大 批量 生产 ，相 比较 而 言， 方案 二和 方案 三更具有优越性。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 查有关
17、数据 ，零件所 要求的 最小模具 壁厚大于 10 mm，由 零件图 可知，冲孔部分的 孔中心 与外缘之 间的最 小距离是 7 mm， 小于复 合模具的 最小壁厚 ，模 具的 强度 不能 达到 要求 ； 并 且冲 压后 成 品件 留在 模具 上， 在清理模具上的 物料时 会影响冲 压速度，操作不方 便， 因此 不可以 采用冲孔 、落料 复合 模。 从中 考虑 冲孔 、落 料级 进模 具， 级 进模 是由 单副 模具 完成冲孔、落料生产 ， 生 产效率高 ，操 作方便 ，但 欲保证冲 压件的 形位精度 ，需要在模具上 设置导 正销进行 导正。 3.3 方案选定 通过 对上 述 三 种方 案的 综
18、合分 析比 较， 该零 件的 冲压 生 产工 艺采用方案方案三级 进模具 为最佳。 4 必要的工艺计算 4.1 排样设计 4.1.1 排样方案拟定 考虑 到生 产成 本等 因素 ， 在设 计复 合模 具之 前， 首先 要 设计 板料的排样图。由 零件图 可知，该 零件的 外形具 有 T 形特 点，排 样设计可 以为直排、直对排 的排样 方案。 4.1.2 排样方案比较 根据市场上提供 的材料， 原材料 选用 6 1000 2000 的 A3 钢板 。 根据冲裁件 的外型 尺寸查冲压 工艺与模 具设计 表 2.9 得：搭边值为 2mm 和 1.5mm。 直排时材料的 利用率 ： 直排时的排样 图
19、如 图（ 2）所示 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 9 图（ 2）排样 一 条料的宽度： B= 75 + 2 5 = 85（ mm） 计算步距： S =74 + 4 = 78（ mm） 材料利用率的 计算： 根据一般市 场供应 情况 ，为提 高材料利 用率选 择适当规 格的原 材料。 一个步距的材 料利用 率： 计算冲压件毛 坯面积 计算时可以将 冲裁件 分为三部 分如图 （ 3）所示 ： 图（ 3）面积划分 其中 冲 裁 件中 的 圆孔 冲 下的 废 料 属于 结 构废 料 ，在 生 产 中不 可 以避河南机电高等专科学校毕业设计说明书 10 免，计算时应 包括在 冲裁件总 面积之 内。
20、 分别计算三部 分的面 积： ）（ 22 mm2 1 2 422213144A ）（ 22 mm5.2 5 49B ）（ 22 mm1 2 0 64212256C 冲裁件的总面 积为： )mm3 5 8 51 2 0 65.2 5 42 1 2 4CBAA 2（总 利用公式 BSnA 计算 一个步 距材料利 用率 式中 n 一个步局 里冲裁 件的个数 ； A 冲裁件 毛坯面 积（ 2mm ）； B 条料宽 度（ mm）； S 排样步 距（ mm）。 %54%1 0 07885 3 5 8 51 直对排材 料利 用率： 直对排时的排 样图如 图（ 4）所示 ： 为了 提高 材料 利用 率， 排 样图 中限 位板 顶部 与限 位板 底 部间 距设计为 2mm 即可满 足冲裁 搭边要求 。
